The Application of Similarity Theory for Investigation of One Dimensional Heat Conductivity Equation in Soil

Öz

Instant heating and cooling of soil surface has an important effect on soil micro climate and soil processes. In this research, one dimensional heat conductivity equation was investigated in case of instant heating and cooling soil surface conditions. Similarity theory was applied for solution of the equation. The solution was expressed in a simple way with using error, complementary error functions and Fourier number. In semi-infinite media (soil), the relationship between θ dimensionless temperature and oy F Fourier numbers (for small and large values of Fourier numbers) was shown. The prediction of changes in soil temperature along soil profile using the solution has been also shown on a numerical example.

Anahtar Kelimeler

• Soil temperature, heat conductivity equation, heating and cooling, dimensionless temperature function, similarity theory

Toprakta Bir Boyutlu Isı İletkenlik Denkleminin İncelenmesinde Benzerlik Teorisinin Uygulanması

Öz

Toprak yüzeyinin anlık ısınması veya soğuması toprak mikro klimasına ve toprak süreçlerine önemli düzeyde etki yapmaktadır. Bu araştırmada, toprak yüzeyinin anlık ısınması veya soğuması durumunda bir boyutlu ısı iletkenliği denklemi incelenmiştir. Denklemin çözümünde benzerlik teorisi uygulanmıştır. Hata, tamamlayıcı hata fonksiyonları ve Fourier sayısından kullanılarak çözüm sade biçimde ifade edilmiştir. Yarısonsuz ortamda (toprakta) birimsiz sıcaklığı ve Fourier sayıları arasındaki ilişki (Fourier sayılarının küçük ve büyük değerleri için) gösterilmiştir. Aynı zamanda, elde edilen çözümünün kullanılması ile toprak profili boyunca sıcaklık değişiminin tahmin edilmesinin mümkünlüğü sayısal örnek üzerinde gösterilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Toprak sıcaklığı, ısı iletkenliği denklemi, ısınma ve soğuma, birimsiz sıcaklık fonksiyonu, benzerlik teorisi